KR100805234B1 - 연료전지 구동형 냉장고 - Google Patents

Abstract

연료전지 구동형 냉장고가 개시된다. 본 발명의 연료전지 구동형 냉장고는, 화학반응에 의하여 전기에너지와 열에너지가 발생되는 연료전지; 음식물이 보관되는 적어도 하나의 저장실과, 연료전지의 전기에너지를 공급받아 구동하여 저장실에 냉기를 공급하는 전장부를 포함하는 본체; 및 본체가 해동모드일 때 열에너지를 저장실로 제공함으로써 저장실의 온도를 상승시키는 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 본체가 해동모드에 있을 때 연료전지에서 발생되는 열에너지를 저장실로 제공할 수 있으므로 추가적인 외부에너지의 공급없이도 저장실의 온도를 높일 수 있음은 물론, 폐열로서 배출되던 열에너지를 활용할 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있다.

냉장고, 연료전지, 해동모드, 저장실, 유로절환밸브

Description

연료전지 구동형 냉장고{FUEL CELL DRIVING TYPE REFRIGERATOR}

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 해동실이 구비된 냉장고의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 연료전지 구동형 냉장고의 개략적인 블록도이다.

도 3은 도 2의 연료전지 구동형 냉장고 제어부의 제어방법에 따른 플로 챠트이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명

20 : 연료전지 25 : 스택

30 : 본체 35 : 제3저장실

37 : 열감지부 39 : 전장부

40 : 공급부 43 : 유로절환밸브

50 : 제어부

본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지에서 발생된 열에너지를 이용하는 연료전지 구동형 냉장고에 관한 것이다.

냉장고는 냉동사이클에 의해 생성된 냉기를 공급하여 내부에 보관된 각종 식 품의 신선도를 장기간 유지할 수 있도록 하는 장치이며, 냉동실과 냉장실을 갖춘 통상적인 냉장고 뿐만 아니라 김치를 저장하는 김치냉장고, 와인을 저장하는 와인냉장고 등등 다양한 기능을 갖춘 냉장고가 양산 중이며, 냉동 또는 냉장된 음식물을 해동할 수 있는 해동실을 갖추고 있는 냉장고도 개발되었다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 일 실시예에 따른 해동실이 구비된 냉장고는 본체(130)의 내부에 음식물을 냉동상태로 보관하는 제1저장실(131), 냉장상태로 보관하는 제2저장실(133)이 마련됨은 물론, 사용자의 요구에 부응하여 냉동 또는 냉장된 음식물을 해동하는 제3저장실(135)이 마련된다.

제1저장실(131)과 제2저장실(133)은 압축기 등이 마련된 전장부(137)의 구동에 의하여 냉매가 본체(130) 내부에 마련된 배관(미도시)을 통해 유동하여 증발기(132)로 이동함으로써 발생된 냉기에 의해 외부에 비하여 낮은 온도를 유지할 수 있다.

한편, 냉동 또는 냉장된 음식물을 해동하는 제3저장실(135)은 제1,2저장실(131, 133)에 비하여 상대적으로 높은 온도를 유지하여야 하므로 제3저장실(135)의 내부를 가열하여 온도를 높이는 히터(134)가 마련된다. 또한, 제3저장실은 제2저장실(133)의 냉기와 제3저장실(135)의 온기가 서로 섞이지 않도록 주위가 단열처리 되며, 제3저장실(135)의 전면에는 음식을 수납하기 위하여 선택적으로 개폐되는 도어(136)가 마련된다.

그런데, 종래의 냉장고는, 전장부(137)를 비롯한 전기장치를 가동하기 위하여 외부에서 상용전원(200)을 공급해야 함은 물론, 해동이 이루어지는 제3저장 실(135)을 가열하기 위한 히터(134)의 작동을 위하여 추가적인 전기공급이 필요하기 때문에 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본체가 해동모드에 있을 때 연료전지에서 발생되는 열에너지를 저장실로 제공할 수 있으므로 추가적인 외부에너지의 공급없이도 저장실의 온도를 높일 수 있음은 물론, 폐열로서 배출되던 열에너지를 활용할 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있는 연료전지 구동형 냉장고를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 화학반응에 의하여 전기에너지와 열에너지가 발생되는 연료전지; 음식물이 보관되는 적어도 하나의 저장실과, 상기 연료전지의 전기에너지를 공급받아 구동하여 상기 저장실에 냉기를 공급하는 전장부를 포함하는 본체; 및 상기 본체가 해동모드일 때 상기 열에너지를 상기 저장실로 제공함으로써 상기 저장실의 온도를 조절하는 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 구동형 냉장고에 의하여 달성된다.

상기 공급부는, 상기 연료전지에서 발생된 상기 열에너지를 상기 저장실로 공급하는 배관; 및 상기 열에너지가 상기 저장실로 공급되는 유로를 절환하는 유로절환밸브를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 저장실의 온도를 측정할 수 있는 열감지부; 및 상기 열감지부에서 측정된 온도 및 상기 본체의 작동모드에 상응하여 상기 연료전지에서 발생되는 상기 열에너지의 양(量)과, 발생된 상기 열에너지가 상기 저장실로 제공되는 양(量)을 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 연료전지에서 발생되는 상기 열에너지의 양을 증가시키고, 상기 유로절환밸브의 개도를 조절하여 상기 저장실로 제공되는 양을 증가시키는 것이 바람직하다.

상기 열에너지는 고온의 스팀인 것이 가능하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 연료전지 구동형 냉장고의 개략적인 블록도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 구동형 냉장고는, 화학반응에 의하여 전기에너지와 열에너지가 발생되는 연료전지(20)와, 음식물이 저장되는 제1,2,3저장실(31, 33, 35)과 제1,2저장실(31, 33)에 냉기를 공급하는 전장부(39) 및 제3저장실(35)의 온도를 측정하는 열감지부(37)를 포함하는 본체(30)와, 연료전지(20)에서 발생된 열에너지를 제3저장실(35)로 제공하여 제3저장실(35)의 온도를 조절하는 공급부(40)를 구비한다.

연료전지(20)에는 메탄올이나 LNG 또는 가솔린과 수증기가 혼합된 혼합연료를 공급받아 개질반응에 의하여 수소가스를 함유한 개질가스를 발생시키는 개질기(21)와, 개질가스에 포함된 일산화탄소 농도를 저감시켜 5000ppm 이하의 일산화탄소 농도를 갖는 PG(Process Gas)를 생성하는 CO제거기(23)와, 생성된 PG를 공급받아 직류전압를 생산하는 동시에 직류전압의 생산시에 발생된 고온의 스팀을 부수적으로 배출하는 스택(25)과, 스택(25)에서 발생된 직류전압을 교류전압으로 변환 하는 전력변환기(27)가 마련된다.

본체(30)는 연료전지 구동형 냉장고의 외관을 형성한다. 본체(30)의 내부에는 음식물이 냉동상태로 보관 될 수 있도록 어는점 이하의 온도로 유지되는 제1저장실(31)과, 음식물이 냉장상태로 보관 될 수 있도록 어는점을 약간 상회하는 낮은 온도로 유지되는 제2저장실(33)이 마련된다. 한편, 해동실로 작동하도록 선택된 제3저장실(35)의 일측에는 제3저장실(35) 내부의 온도를 측정하기 위한 열감지부(37)가 마련되며, 연료전지(20)의 스택(25)에서 발생된 고온의 스팀이 공급되는 배관(41)이 연결되어 제3저장실(35)은 제1,2저장실(31, 33) 보다 높은 온도로 유지된다. 즉, 제1,2,3저장실(31, 33, 35)은 냉동모드, 냉장모드, 해동모드로 구별되는 작동모드에 따라 각각 냉동실, 냉장실, 해동실의 역할을 하도록 선택된다. 본체(30)의 일측에는 압축기 등의 기계 부품을 포함하는 전장부(39)가 마련되며, 전장부(39)는 전력변환기(27)에서 교류전압을 공급받아 구동된다.

공급부(40)는 스택(25)에서 발생된 고온의 증기를 제3저장실(35)로 공급하기 위하여 마련된 배관(41)과, 배관(41) 상에 설치되어 배관(41)을 개폐하거나 배관(41)의 개도(開度)를 조절하는 유로절환밸브(43)를 포함한다.

제어부(50)는 본체(30)의 각 부분에 대한 본체제어신호(51)를 발생하는 것 이외에, 본체(30)가 해동모드에 있을 때, 제3저장실(35)의 일측에 마련되어 제3저장실(35)의 내부 온도를 측정하는 열감지부(37)에서 발생된 감지신호(52)를 받아 제3저장실(35)의 측정온도가 미리 정하여진 설정온도보다 낮은지 여부를 판단한다. 판단된 결과 온도의 변화가 필요하면 연료전지(20)와 본체(30)에 대하여 연료전지 제어신호(53)와 공급부제어신호(54)를 발생시킨다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 구동형 냉장고의 작용을 연료전지 구동형 냉장고 제어부의 제어방법에 따른 플로 챠트인 도3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

연료전지(20)에 혼합연료가 공급됨으로써 스택(25)에서 발생된 직류전력이 전력변환기(27)를 거쳐 교류전력으로 변환되어 본체(30)의 전장부(39)에 공급되면 전장부(39)에 마련된 압축기 등의 기계 부품이 작동하며 냉동싸이클이 개시되어 제1,2저장실(31, 33)의 온도가 하강한다.

이때, 사용자의 선택이나 제어부(50)의 판단에 의하여 해동모드가 선택(S10)되면, 제어부(50)는 열감지부(37)에서 측정된 온도에 따른 감지신호(52)를 받아들인다.(S20)

감지신호(52)를 받아들인 제어부(50)는 측정온도와 제3저장실(35)이 해동실로서 적절히 작동할 수 있도록 미리 입력된 설정온도를 비교한다.(S30)

설정온도와 측정온도를 비교한 결과 설정온도가 측정온도보다 높다면, 제3저장실(35)의 온도를 더 높여야 할 필요가 있는 것이므로, 제어부(50)는 연료전지제어신호(53)를 발생하여 연료전지(20)의 스택(25)에서 고온의 스팀이 발생되는 양을 증가시키는 한편, 공급부제어신호(54)를 발생하여 스택(25)에서 제3저장실(35)로 고온의 스팀이 유입되는 배관(41)상에 설치된 유로절환밸브(43)의 개도(開度)를 조절한다.(S40)

이와 같은 제어부(50)의 제어동작에 의하여, 제3저장실(35)은 상용전원에 의 한 히터의 가열 없이도, 연료전지(20)에서 발생되는 고온의 스팀만으로 제1,2저장실(31, 33)에 비하여 높은 온도를 유지할 수 있다.

전술한 실시예에서는, 연료전지에서 발생되는 열에너지로 고온의 증기인 경우를 설명하였으나, 열에너지는 연료전지에서 전기에너지를 생산하며 부수적으로 발생하는 고온의 물이나 고온의 공기도 가능하다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 구동형 냉장고는 본체가 해동모드에 있을 때 연료전지에서 발생되는 열에너지를 저장실로 제공할 수 있으므로 추가적인 외부에너지의 공급없이도 저장실의 온도를 높일 수 있음은 물론, 폐열로서 배출되던 열에너지를 활용할 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있다.

Claims (5)

1. 화학반응에 의하여 전기에너지와 열에너지가 발생되는 연료전지;

   음식물이 보관되는 적어도 하나의 저장실과, 상기 연료전지의 전기에너지를 공급받아 구동하여 상기 저장실에 냉기를 공급하는 전장부를 포함하는 본체;

   상기 본체가 해동모드일 때 상기 열에너지를 상기 저장실로 제공함으로써 상기 저장실의 온도를 상승시키는 공급부; 및

   상기 연료전지에서 발생되는 상기 열에너지의 양(量)과, 발생된 상기 열에너지가 상기 저장실로 제공되는 양(量)을 조절하는 제어부를 포함하며,

   상기 공급부는 상기 연료전지에서 발생된 상기 열에너지를 상기 저장실로 공급하는 배관과, 상기 열에너지가 상기 저장실로 공급되는 유로를 절환하는 유로절환밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 구동형 냉장고.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 저장실의 온도를 측정할 수 있는 열감지부를 포함하며,

   상기 제어부는 상기 열감지부에서 측정된 온도 및 상기 본체의 작동모드에 상응하여 작동하는 것을 특징으로 하는 연료전지 구동형 냉장고.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제어부는, 상기 연료전지에서 발생되는 상기 열에너지의 양을 증가시키고, 상기 유로절환밸브의 개도를 조절하여 상기 저장실로 제공되는 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 구동형 냉장고.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 열에너지는 고온의 스팀인 것을 특징으로 하는 연료전지 구동형 냉장고.

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